帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種手持投影式三維掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]手持投影式三維掃描儀是利用兩個(gè)以上的攝像頭采集投射到被掃描物體表面圖案來實(shí)現(xiàn)非接觸方式獲得物體表面三維數(shù)據(jù)，由于其便攜性和相對較高的掃描精度，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、醫(yī)療、考古、教育等諸多領(lǐng)域。
[0003]由于投影式三維掃描儀的掃描是利用雙目成像原理實(shí)現(xiàn)立體視覺，當(dāng)掃描一些較深的凹陷部分以及孔洞時(shí)會(huì)不可避免的出現(xiàn)掃描盲區(qū)，因此大大限制了投影式三維掃描儀在檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。另外，投影式三維掃描儀可以以每秒幾萬乃至幾十萬個(gè)點(diǎn)的速度得到被掃描物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，由于過多的點(diǎn)導(dǎo)致很難得到一些尺寸關(guān)鍵點(diǎn)的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)，因此也導(dǎo)致其無法替代傳統(tǒng)的三坐標(biāo)儀在測量領(lǐng)域的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服已有手持投影式三維掃描儀無法測量凹陷表面及孔洞內(nèi)壁、適用性較窄的不足，本實(shí)用新型提供了一種有效適用于測量凹陷表面及孔洞內(nèi)壁場合、適用性較寬的帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，包括手持端，所述手持端包括至少兩個(gè)攝像頭和至少一個(gè)圖像投影器，所述三維掃描儀還包括無線探針筆和用于根據(jù)至少兩個(gè)攝像頭獲得無線探針筆的至少兩幅圖像計(jì)算得到無線探針筆的三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線探針筆包括筆殼和安裝在筆殼內(nèi)的帶有無線收發(fā)功能的筆控模塊，所述筆殼的表面固定標(biāo)記點(diǎn)，所述筆殼上設(shè)置觸發(fā)開關(guān)，所述觸發(fā)開關(guān)與所述筆控模塊連接；所述手持端還包括掃描控制模塊和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述筆控模塊無線通訊連接，所述掃描控制模塊與所述圖案投影器及至少兩個(gè)攝像頭的控制端連接，所述掃描控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。
[0007]進(jìn)一步，所述筆殼上還設(shè)有回撤開關(guān)。
[0008]再進(jìn)一步，所述筆控模塊與電池連接。
[0009]所述筆控模塊與聲光指示器連接。
[0010]所述手持端還包括補(bǔ)光模塊，所述掃描控制模塊與所述補(bǔ)光模塊連接。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:既可以用投影方式對目標(biāo)物體表面進(jìn)行快速掃描而得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，又可以對物體表面的關(guān)鍵部位或者掃描盲區(qū)按照類似傳統(tǒng)三坐標(biāo)儀打點(diǎn)測量的方式進(jìn)行逐點(diǎn)測量，克服了一般手持投影式三維掃描儀無法測量凹陷表面及孔洞內(nèi)壁等不足，使其在測量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用成為可能。
【附圖說明】
[0012]圖1是無線探針筆測量工作流程的示意圖。
[0013]圖2是帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀的工作示意圖。
[0014]圖3是帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀模塊互連圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0016]參照圖1?圖3，一種帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，包括手持端，所述手持端包括至少兩個(gè)攝像頭和至少一個(gè)圖像投影器，所述三維掃描儀還包括無線探針筆和用于根據(jù)至少兩個(gè)攝像頭獲得無線探針筆的至少兩幅圖像計(jì)算得到無線探針筆的三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線探針筆包括筆殼和安裝在筆殼內(nèi)的帶有無線收發(fā)功能的筆控模塊，所述筆殼的表面固定標(biāo)記點(diǎn)，所述筆殼上設(shè)置觸發(fā)開關(guān)，所述觸發(fā)開關(guān)與所述筆控模塊連接；所述手持端還包括掃描控制模塊和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述筆控模塊無線通訊連接，所述掃描控制模塊與所述圖案投影器及至少兩個(gè)攝像頭的控制端連接，所述掃描控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。
[0017]進(jìn)一步，所述筆殼上還設(shè)有回撤開關(guān)。
[0018]再進(jìn)一步，所述筆控模塊與電池連接。
[0019]所述筆控模塊與聲光指示器連接。
[0020]所述手持端還包括補(bǔ)光模塊，所述掃描控制模塊與所述補(bǔ)光模塊連接。
[0021 ] 本實(shí)施例中，以包含兩個(gè)攝像頭的手持投影式三維掃描儀為例，用戶可以先進(jìn)行被掃描物體的表面的輪廓掃描再進(jìn)行局部關(guān)鍵點(diǎn)的測量，也可以先對局部關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測量再對被掃描物體的表面輪廓進(jìn)行掃描。利用無線探針筆對局部關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測量的步驟如圖1所示；
[0022]I)先將手持端放置在被掃描物體的前方儀器測量范圍內(nèi)，兩個(gè)攝像頭的共同視野朝向被掃描物體需要測量的關(guān)鍵點(diǎn)，再將無線探針筆靠碰到關(guān)鍵點(diǎn)，如圖2所示，并觸發(fā)測量開關(guān)，此時(shí)無線探針筆通過無線方式與手持端進(jìn)行通訊，手持端在收到觸發(fā)信息后，通過掃描控制模塊控制兩個(gè)攝像頭進(jìn)行同步曝光，并將同步幀圖像發(fā)給數(shù)據(jù)處理模塊。
[0023]2)數(shù)據(jù)處理模塊從獲得同步幀圖像中提取標(biāo)記點(diǎn)輪廓信息，計(jì)算出每幅圖像中的每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)中心在二維圖像中的像素坐標(biāo)，然后再通過對極限約束原理得到當(dāng)前坐標(biāo)系Oc下的各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0024]3)將當(dāng)前O。坐標(biāo)系下標(biāo)記點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與已知的無線探針筆坐標(biāo)系Op下筆殼上的標(biāo)記點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，如果匹配成功則可以得到O。坐標(biāo)系到O p坐標(biāo)系的RT轉(zhuǎn)換矩陣一一RI；P，否則系統(tǒng)提示無法獲得無線探針筆位置。
[0025]4)在獲得轉(zhuǎn)換矩陣RTJ^，將已知的無線探針筆坐標(biāo)系Op下筆頭坐標(biāo)通過RT⑶求出該點(diǎn)在O。坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，即當(dāng)前坐標(biāo)系下的筆頭坐標(biāo)。
[0026]5)將O。坐標(biāo)系下除去筆殼上的標(biāo)記點(diǎn)之外所剩余的標(biāo)記點(diǎn)與之前掃描所建立的世界坐標(biāo)系0?下的標(biāo)記點(diǎn)庫進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則可以得到O。坐標(biāo)系到0?坐標(biāo)系的RT轉(zhuǎn)換矩陣一一RTew，否則系統(tǒng)提示無法獲得被掃描物體當(dāng)前位置。
[0027]6)在獲得轉(zhuǎn)換矩陣RTJ^，將已知的當(dāng)前坐標(biāo)系O。下筆頭坐標(biāo)通過RT。?求出該點(diǎn)在Ow坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，即世界標(biāo)系下的筆頭坐標(biāo)。
[0028]帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀的內(nèi)部模塊如圖3所示(以兩個(gè)攝像頭和一個(gè)圖案投影器為例)，當(dāng)手持端無線收發(fā)模塊接收到無線探針筆發(fā)送的觸發(fā)檢測的信息時(shí)，手持端的掃描控制模塊控制圖案投影器與兩個(gè)攝像頭同步工作，如果探針筆身上使用反光標(biāo)記點(diǎn)時(shí)，還觸發(fā)兩個(gè)補(bǔ)光模塊進(jìn)行同步補(bǔ)光；手持端的掃描控制模塊在獲得兩幀同步圖像后，將圖像發(fā)送給數(shù)據(jù)處理電腦進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算。無線探針筆主要由內(nèi)部筆控模塊進(jìn)行邏輯控制和器件驅(qū)動(dòng)，筆控模塊獲得觸發(fā)開關(guān)的動(dòng)作信號后進(jìn)行無線發(fā)射，通知手持端進(jìn)行圖像采集；在收到測量完成的通知信息后筆控模塊控制聲光指示器進(jìn)行相應(yīng)的聲光提示；無線探針筆上的回撤開關(guān)便于用戶對剛測量記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除操作，用戶觸發(fā)后筆控模塊將發(fā)無線信息給手持端進(jìn)行相應(yīng)操作；如果筆身上安裝的是自發(fā)光標(biāo)記點(diǎn)，在觸發(fā)開關(guān)被觸發(fā)后，筆控模塊控制自發(fā)光標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行發(fā)光定位，并在此次測量結(jié)束后關(guān)閉自發(fā)光標(biāo)記點(diǎn)，以節(jié)省電量；電池與筆控模塊相連接，為無線探針筆提供電源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，包括手持端，所述手持端包括至少兩個(gè)攝像頭和至少一個(gè)圖像投影器，其特征在于:所述三維掃描儀還包括無線探針筆和用于根據(jù)至少兩個(gè)攝像頭獲得無線探針筆的至少兩幅圖像計(jì)算得到無線探針筆的三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線探針筆包括筆殼和安裝在筆殼內(nèi)的帶有無線收發(fā)功能的筆控模塊，所述筆殼的表面固定標(biāo)記點(diǎn)，所述筆殼上設(shè)置觸發(fā)開關(guān)，所述觸發(fā)開關(guān)與所述筆控模塊連接；所述手持端還包括掃描控制模塊和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述筆控模塊無線通訊連接，所述掃描控制模塊與所述圖案投影器及至少兩個(gè)攝像頭的控制端連接，所述掃描控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。2.如權(quán)利要求1所述的帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，其特征在于:所述筆殼上還設(shè)有回撤開關(guān)。3.如權(quán)利要求1或2所述的帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，其特征在于:所述筆控模塊與電池連接。4.如權(quán)利要求1或2所述的帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，其特征在于:所述筆控模塊與聲光指示器連接。5.如權(quán)利要求1或2所述的帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，其特征在于:所述手持端還包括補(bǔ)光模塊，所述掃描控制模塊與所述補(bǔ)光模塊連接。
【專利摘要】一種帶有探針檢測功能的手持投影式三維掃描儀，包括手持端，所述手持端包括至少兩個(gè)攝像頭和至少一個(gè)圖像投影器，所述三維掃描儀還包括無線探針筆和數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線探針筆包括筆殼和安裝在筆殼內(nèi)的帶有無線收發(fā)功能的筆控模塊，所述筆殼的表面固定標(biāo)記點(diǎn)，所述筆殼上設(shè)置觸發(fā)開關(guān)，所述觸發(fā)開關(guān)與所述筆控模塊連接；所述手持端還包括掃描控制模塊和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述筆控模塊無線通訊連接，所述掃描控制模塊與所述圖案投影器及至少兩個(gè)攝像頭的控制端連接，所述掃描控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。本實(shí)用新型有效適用于測量凹陷表面及孔洞內(nèi)壁場合、適用性較寬。
【IPC分類】G01B11/25
【公開號】CN204902790
【申請?zhí)枴緾N201520680513
【發(fā)明人】王江峰, 陳尚儉
【申請人】杭州思看科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月6日